目录
- autorelease的本质
- autorelease对象什么时候释放？
- autoreleasepool的工作原理
- autoreleasepool的内部结构
- autoreleasepool的嵌套
- autoreleasePoolPage
- NSThread、NSRunLoop 和 NSAutoreleasePool三者之间的关系
- 其他autorelease相关知识点
- 面试题
- 参考文章
autorelease的本质
- autorelease
本质上就是延迟调用release方法 - MRC环境，通过调用
[obj autorelease]来延迟内存的释放 - ARC环境，甚至可以
完全不知道autorelease也能管理好内存
autorelease对象什么时候释放？
实验环境
- ARC
- 测试机型：
iPhone 4S模拟器， -
注意：在苹果一些新的硬件设备上，本实验的结果已经不再成立
__weak NSString *_weakStr = nil;
- (void)viewDidLoad
{
[super viewDidLoad];
// 场景 1
NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"yanhoo"];
_weakStr = string;
// 场景 2
// @autoreleasepool {
// NSString *string = [NSString stringWithFormat:@"yanhoo"];
// _weakStr = string;
// }
// 场景 3
// NSString *string = nil;
// @autoreleasepool {
// string = [NSString stringWithFormat:@"yanhoo"];
// _weakStr = string;
// }
NSLog(@"string1: %@", _weakStr);
}
- (void)viewWillAppear:(BOOL)animated
{
[super viewWillAppear:animated];
NSLog(@"string2: %@", _weakStr);
}
- (void)viewDidAppear:(BOOL)animated
{
[super viewDidAppear:animated];
NSLog(@"string3: %@", _weakStr);
}
测试结果
场景1
2016-08-19 01:30:01.686 test[8866:554553] string1: yanhoo
2016-08-19 01:30:01.687 test[8866:554553] string2: yanhoo
2016-08-19 01:30:01.695 test[8866:554553] string3: (null)
场景2
2016-08-19 01:32:07.020 test[8886:556042] string1: (null)
2016-08-19 01:32:07.021 test[8886:556042] string2: (null)
2016-08-19 01:32:07.032 test[8886:556042] string3: (null)
场景3
2016-08-19 01:32:57.038 test[8900:557349] string1: yanhoo
2016-08-19 01:32:57.038 test[8900:557349] string2: (null)
2016-08-19 01:32:57.048 test[8900:557349] string3: (null)
分析
-
首先来了解下
__weak修饰符-
不会影响所指向对象的生命周期，即：使用__weak修饰的变量不会导致所引用的对象的引用计数+1 - 当
__weak修饰的变量所指向的对象被释放时，__weak修饰的变量的值会被置为nil，不存在野指针问题
-
-
场景1分析
- 当使用[NSString stringWithFormat:@"yanhoo"]创建一个
autorelease对象时，这个对象的引用计数为1，并且这个对象被系统自动添加到了最近的autoreleasepool中 - 当使用
局部变量string（在ARC下不指定变量所有权修饰符的情况下，默认为__strong）指向这个对象时，这个对象的引用计数 +1 ，变成了 2 - 所以在
viewDidLoad方法返回之前，这个对象是一直存在的，且引用计数为2 - 当
viewDidLoad方法返回之后，局部变量 string被回收，其所指向对象的引用计数 -1 ，变成了1 - 在
viewWillAppear方法中，我们仍然可以打印出这个对象的值，说明这个对象并没有被释放，说明到此autoreleasepool还未释放，从而导致autorelease对象未释放，因为只有当这个autoreleasepool自身被drain的时候，autoreleasepool中的autoreleased 对象才会被release掉 - 在
viewDidAppear中再打印这个对象的时候，对象的值变成了 nil，说明此时autoreleased对象已经被释放了，可以大胆猜测autoreleasepool一定在viewWillAppear和viewDidAppear方法之间的某个时候被drain了
- 当使用[NSString stringWithFormat:@"yanhoo"]创建一个
场景2和场景3请读者自行分析，这里就不再啰嗦了
可以通过
lldb的watchpoint命令来观察，具体参考这篇文章-
总结
-
场景1出现得最多，就是不需要我们手动添加@autoreleasepool {}的情况，直接使用系统维护的autoreleasepool； -
场景2就是需要我们手动添加@autoreleasepool {}的情况，手动干预 autoreleased对象的释放时机，在一些很耗内存的循环调用的场景下有时需要手动干预autoreleased 对象的释放时机，不然会导致内存暴增，最终导致程序奔溃； -
场景3是为了区别于场景2而引入的，在这种场景下并不能达到出了@autoreleasepool {}的作用域时autoreleased 对象被释放的目的
-
autoreleasepool的工作原理
-
ARC环境下，@autoreleasepool{ }被编译器编译后，生成如下代码（以下代码是简化版）
// push
void *poolToken = objc_autoreleasePoolPush();
// 这中间为写在{...}中的代码
// pop
objc_autoreleasePoolPop(poolToken);
- 在运行循环
开始前，系统会自动创建一个autoreleasepool(一个autoreleasepool会存在多个AutoreleasePoolPage)，此时会调用一次objc_autoreleasePoolPush函数，runtime会向当前的AutoreleasePoolPage中add进一个POOL_SENTINEL（哨兵对象，值为0，也就是个nil，代表autoreleasepool的起始边界），并返回此哨兵对象的内存地址poolToken - 在运行循环
结束时，autoreleasepool会被drain掉，此时会调用objc_autoreleasePoolPop(poolToken)函数，入参是之前产生的POOL_SENTINEL的内存地址poolToken，对在POOL_SENTINEL之后添加的所有autoreleased对象调用一次release，可以向前跨越若干个page，直到哨兵对象所在的page，并向回移动next指针到哨兵对象所在位置 - 中间
{...}所产生的autoreleased对象都会被插入到最近的autoreleasepool中（因为autoreleasepool存在嵌套的情况） -
单个autoreleasepool的运行过程可以简单地理解为以下三个过程- objc_autoreleasePoolPush()
- objc_autoreleasePoolPush()
本质上就是调用的 AutoreleasePoolPage的push函数，如下所示
void * objc_autoreleasePoolPush(void) { if (UseGC) return nil; return AutoreleasePoolPage::push(); }- 每执行一次
push操作就会新建一个autoreleasepool，对应的具体实现就是往AutoreleasePoolPage中的next位置插入一个POOL_SENTINEL，并且返回插入的POOL_SENTINEL的内存地址poolToken，这个地址在执行pop操作的时候作为函数的入参，下面是AutoreleasePoolPage的push函数代码
static inline void *push() { id *dest = autoreleaseFast(POOL_SENTINEL); assert(*dest == POOL_SENTINEL); return dest; }- push 函数通过调
autoreleaseFast函数来执行具体的插入操作
static inline id *autoreleaseFast(id obj) { AutoreleasePoolPage *page = hotPage(); if (page && !page->full()) {// 当前 page 存在且没有满时，直接将对象添加到当前 page 中，即 next 指向的位置 return page->add(obj); } else if (page) {// 当前 page 存在且已满时，创建一个新的 page ，并将对象添加到新创建的 page 中 return autoreleaseFullPage(obj, page); } else {// 当前 page 不存在时，即还没有 page 时，创建第一个 page ，并将对象添加到新创建的 page 中 return autoreleaseNoPage(obj); } } - objc_autoreleasePoolPush()
- [对象 autorelease]
- 本质上就是调用AutoreleasePoolPage的autorelease函数
__attribute__((noinline,used)) id objc_object::rootAutorelease2() { assert(!isTaggedPointer()); return AutoreleasePoolPage::autorelease((id)this); }- AutoreleasePoolPage 的 autorelease 函数的实现对我们来说就比较好理解了，它跟 push 操作的实现非常相似。只不过
push 操作插入的是一个POOL_SENTINEL，而autorelease 操作插入的是一个具体的autoreleased 对象
static inline id autorelease(id obj) { assert(obj); assert(!obj->isTaggedPointer()); id *dest __unused = autoreleaseFast(obj); assert(!dest || *dest == obj); return obj; } - objc_autoreleasePoolPop(poolToken)
- objc_autoreleasePoolPop(poolToken) 函数本质上也是调用的AutoreleasePoolPage的 pop 函数
void objc_autoreleasePoolPop(void *ctxt) { if (UseGC) return; // fixme rdar://9167170 if (!ctxt) return; AutoreleasePoolPage::pop(ctxt); }- pop 函数的入参就是 push 函数的返回值，也就是 POOL_SENTINEL 的内存地址
poolToken。当执行pop操作时，在POOL_SENTINEL内存地址在之后添加的所有autoreleased 对象都会被release，可以向前跨越若干个page，直到哨兵对象所在的page，并向回移动next指针到哨兵对象所在位置
- objc_autoreleasePoolPush()
autoreleasepool的内部结构
- autoreleasepool
本质上就是一个指针堆栈 -
指针堆栈中存放的是autoreleased对象的内存地址 或者POOL_SENTINEL的内存地址 - 内部结构是由若干个
以page为结点的双向链表组成，系统会在需要的时候动态地增加或删除page节点，这里说的page就是下面即将说到的AutoreleasePoolPage对象
autoreleasepool的嵌套
- 每产生
一个autoreleasePool，就会产生一个哨兵对象，作为pool的边界 - pool的
嵌套其实就是产生多个哨兵对象而已 - pop的时候可以
向前跨越若干个page，直到指定哨兵对象所在的page为止
AutoreleasePoolPage
-
一个
空的AutoreleasePoolPage 的内存结构如下图所示：AutoreleasePoolPage.png-
magic用来校验AutoreleasePoolPage的结构是否完整； -
next指向下一个即将产生的autoreleased对象的存放位置（当next == begin()时，表示AutoreleasePoolPage为空；当next == end()时，表示AutoreleasePoolPage已满） -
thread指向当前线程，一个AutoreleasePoolPage只会对应一个线程，但一个线程可以对应多个AutoreleasePoolPage； -
parent指向父结点，第一个结点的 parent 值为 nil； -
child指向子结点，最后一个结点的 child 值为 nil； -
depth代表深度，第一个page的depth为0，往后每递增一个page，depth会加1； -
hiwat代表 high water mark
-
前面所说的autoreleasepool的内部结构是由
若干个以AutoreleasePoolPage为结点的双向链表组成，这个双向链表就是通过上述结构中的parent指针和child指针连接起来的每个AutoreleasePoolPage对象会开辟
4KB内存（也就是虚拟内存一页的大小），除了上面的实例变量所占空间，剩下的空间全部用来储存autoreleased对象的内存地址一个page的空间被占满时，会新建一个page，通过
parent指针和child指针连接链表，之后的autoreleased对象会加入到新建的page中
NSThread、NSRunLoop 和 NSAutoreleasePool三者之间的关系
- NSThread 和 NSRunLoop是
一一对应的关系 - 在NSRunLoop对象的每个
运行循环（event loop）开始前，系统会自动创建一个autoreleasepool，并在运行循环（event loop）结束时drain掉这个pool，同时释放所有autoreleased对象 -
autoreleasepool只会对应一个线程，每个线程可能会对应多个autoreleasepool，比如autoreleasepool嵌套的情况
Autorelease返回值的快速释放机制
- ARC下，runtime有一套对autorelease返回值的优化策略
- 通过
objc_autoreleaseReturnValue和objc_retainAutoreleasedReturnValue的配合使用可以达到最优化程序运行的目的 -
Thread Local Storage（TLS）线程局部存储，在返回值返回前调用objc_autoreleaseReturnValue方法时，runtime会将这个返回值储存在TLS中，然后直接返回返回值（不调用autorelease）， - 在
外部接收这个返回值时通过调用objc_retainAutoreleasedReturnValue发现TLS中已存在这个返回值，就直接返回（不调用retain），免去了对返回值的内存管理，达到优化目的
其他Autorelease相关知识点
- 使用容器的block版本的枚举器时，内部会
自动添加一个autoreleasePool
[array enumerateObjectsUsingBlock:^(id obj, NSUInteger idx, BOOL *stop)
{
// 这里被一个局部@autoreleasepool{ }包围着
}];
普通
for循环和for in循环中没有，所以，还是新版的block版本枚举器更加方便，但是性能还是for in循环最高-
下面三种情况是需要我们
手动添加autoreleasepool- 如果你编写的程序
不是基于 UI 框架的，比如：命令行工具； - for循环中遍历产生
大量autorelease变量时，就需要手动添加加局部autoreleasePool来进行手动干预 - 如果你创建了一个
子线程，一般会自定义继承自NSOperation的操作，在main方法中要加上@autoreleasepool{...}，这段代码是在子线程上执行是无法访问主线程的自动释放池的，所以得自己创建
- (void)main { // 自己创建自动释放池，如果这段代码是在子线程上执行是无法访问主线程的自动释放池的，所以得自己创建 @autoreleasepool { // 代码逻辑 } } - 如果你编写的程序
面试题
- autoreleasepool的实现原理
